北京音乐厅改建工程空调消声系统设计

黄义成

中广电广播电影电视设计研究院

北京音乐厅改建工程空调消声系统设计

黄义成

中广电广播电影电视设计研究院

随着国家文化产业的发展，音乐厅、剧场等文化建筑越来越受到重视。本文针对音乐厅对音质、背景噪声等的特殊要求，对空调系统的气流组织形式、消声、减振、隔振方案进行了阐述，指出了噪声控制应从机房布置、噪声源、传声途径、音乐厅内部吸声四个方面进行综合处理。最后通过对北京音乐厅改造后室内噪声的实际测量结果，对设计方案予以认证。

音乐厅 空调系统 消声 减振 隔振 音质 混响时间

1 工程概况

北京音乐厅坐落在西长安街南侧，北与中南海相对，东眺国家大剧院及天安门广场，西邻繁华的西单商业街，其前身为始建于1927年的中央电影院，1960年改建成音乐厅，是我国第一座专为演奏音乐而设计建造的现代风格的专业音乐厅，也是国际专业音乐厅之一。

由于音乐厅属于人员密集场所，1983年北京音乐厅重建时国家的消防规范还没有颁布，因而不符合国家现行消防规范的要求，存在着重大的安全隐患。声学上也存在重大缺陷，音质和混响时间不能满足交响乐演奏的声学要求。音乐厅的背景噪声过大，达到了NR40的背景噪声曲线。音乐厅内的温度过高，温度场也不均匀，演员及观众的舒适度差。针对上述存在的问题，文化部决定进行全面改造，以满足安全、使用功能等方面的要求。

这次工程改造的首要目标是人员疏散及各类消防设施满足国家现行的规范要求。其次，音质和混响时间必须满足音乐厅地使用功能，同时其背景噪声应满足噪声评价曲线NR25的要求。再次，音乐厅内温度场、速度场应比较均匀，温湿度、风速等满足人员的舒适度要求。

2 改造设计方案

2.1 改造建筑概况

北京音乐厅改造项目总建筑面积约7160m2，其中地下层1060m2，地上层6100m2。地上建筑面积包括观众厅900m2，演奏台240m2，地上五层，建筑高度23.65m，可容纳观众1033位，其中池座536位，楼座413位，两侧均设两层包箱共84座。

2.2 空调系统的设置

建筑主要由音乐厅（包括观众厅池座、楼座、两侧包厢和演奏台）、门厅、贵宾厅、化妆室、办公室及辅助用房等组成。

音乐厅室内设计参数按建设部、文化部部颁标准《剧场建筑设计规范》（JGJ57－2000）确定：夏季室温24～26℃、相对湿度50%～70%；冬季室温16～20℃、相对湿度＞30%，容许噪声标准为NR25。

音乐厅（包括观众厅池座、楼座、两侧包厢和演奏台）共设置了四套全空气集中空调系统，贵宾厅、化妆室等辅助用房设置风机盘管加新风的空调系统。

1）演奏台空间较高，上空有大量灯光设备散热，夏季及过渡季均需冷却降温，设置全空气集中空调系统一套。采用上侧送风，下侧百叶风口集中回风的空调气流组织形式（冬夏季均使用）。

2）观众厅人员较多且集中，设置全空气集中空调系统三套，池座及侧台二套、楼座一套。池座采用上送及侧送相结合的送风方式，座椅下回风的空调气流组织形式，楼座采用上送，座椅下台阶侧回的空调气流组织形式（冬夏季均使用）。

2.3 消声、隔声与减振设计

音乐厅的观众厅、演奏台的环境噪声控制标准为NR25[1]，为了解决空调通风设备的动力噪声和风道的再生噪声问题、因风管相连而引起的房间之间的串音问题、空调器、风机的振动问题，设计中采取了以下措施：

1）空调系统的通风机选用高效率、低噪声的风机，采用叶片后向型离心风机，并使其工作点位于接近于风机的最高效率点，此时风机产生的噪声功率最小，从而相应减小了机组本身的噪声。

2）空调系统合理划分，单个系统的风量不大。音乐厅设计总风量为72000m3/h，选用四台组合式空调机组分别为不同的区域服务，单台机组送风量18000m3/h。送、回风机压头的安全系数适宜，送风机和回风机共同承担系统的总阻力，送风机机外余压为450Pa，回风机机外余压为350Pa，风机的压头降低，其产生的噪声随之降低。送、回风风机均采用双速风机，送风量可适应室内负荷的变化。

3）通风机进、出口的气流平稳、均匀，通风机采用直联式联轴器传动。

4）通风机进、出口处的管道装设柔性接管，长度为100～150mm。

5）根据噪声源频率特性，空调系统的送风主管、回风主管均设置数量不等的宽频带阻抗复合式消声器、消声弯头、消声静压箱等不同类型的消声设备，新排风管上也采取相应的隔声、消声措施。同时与建筑专业密切配合，使得送、回风竖井保温性能良好、表面光滑，避免产生再生噪声。如图1所示。

图1 地下一层空调通风平面图

图2 二层吊顶空调平面图

由于音乐厅建筑布局的特殊性，充分考虑不同区域的特性，合理设置气流流型，使得温度场、速度场比较均匀。严格控制风管内的风速，主风管风速控制在6.25m/s左右，支风管风速控制在3.0m/s左右，在此风速范围内，消声器的消声效果好，风管内噪声的自然衰减大，同时系统的管路设计使气流均匀流动，速度逐步降低，经过消声器后的流速控制在比消声器前的流速低，气流不会产生回升噪声。

演奏台、观众厅等的侧送风口采用固定百叶风口，风口尽量做到无遮挡，避免风口末端产生附加噪声。如图2所示。

排烟系统同样采取消声、减振、隔振处理，排烟风管采用消声风管，排烟风机采取减振措施，避免在平时排烟系统不使用时，外界汽车噪声、施工噪声等通过排烟风管传入音乐厅内。

冷水机组采用超低噪声风冷螺杆型机组，置于音乐厅主体结构之外的五层屋面上，从而减少了机组运行时固体传声的影响。同时，冷水机组采用减振基础，并在机组与基础之间设置减振垫，进一步减少了机组振动的影响。

空调机房设置在观众厅池座下的地下一层，在空调机房与观众厅之间设置技术夹层，空调机房上空再设置一道300mm厚隔声顶，通过技术夹层上下楼板和空调机房隔声顶的三道隔声将空调机房产生的噪声减至所要求的范围内，同时在空调机房四周内壁做吸声处理，在墙面、天花板安装吸声体，空调机房的门采用隔声门。

空调机组及水泵底部做重板隔振基础，上设减振器，以降低此类电动设备的振动。

风管、水管穿墙或楼板处均做隔振和软接处理，风管采用减振吊架吊装。风管穿过隔声墙预留的墙洞，待风管安装后用岩棉、玻璃棉、石棉等材料填实，使风管与墙洞之间无硬性连接，并在隔声墙的入口侧加装软管。

空调机组、风机等电动设备均选用低噪声型。

3 竣工后测试报告

北京音乐厅经改造完成后于2004年12月投入运行。中广电广播电影电视设计研究院声学所于2004年11月、12月对北京音乐厅进行了声学测量。测量遵照GYJ22-85《广播电视播音（演播）室混响时间测量规范》等进行[2]。测量仪器：建筑声学测试仪NORSONIC 840、功率放大器、12面体球形扬声器、测量专用传声器等。测量状态：空场（没有观众和乐队）、半场（约40%观众，没有乐队）、满场（约80%观众，没有乐队）。测量结果如表1。

表1 北京音乐厅明晰度C80测量结果

4 结论

空调通风系统的噪声主要来自于空调通风设备（主要是通风机）的噪声，设计人员在设计前应充分掌握各类通风机的噪声源频率特性和音乐厅的容许背景噪声曲线要求，各类消声器的声学性能及空气动力性能。本次改造设计从机房布置、噪声源、传声途径以及音乐厅内部吸声四个方面采取综合处理方案，并通过一系列的建筑声学设计，获得了良好的音质、频率特性和适度的混响时间以及均匀的声场分布，背景噪声符合NR25评价曲线，温湿度达到了设计要求，温度场比较均匀，满足音乐厅使用功能要求和人员的舒适度要求。本次改造设计方案可供剧场、各类影厅、会堂等类似项目借鉴参考。

[1]广播电影电视部.广播电视中心技术用房容许噪声标准(GYJ4 2-89)[S].北京:中国国际广播出版社,1991

[2]广播电影电视部.广播电视播音（演播）室混响时间测量规范(GYJ22-85)[S].北京:中国国际广播出版社,1986

[3]乔柏人.电影院建筑声学原理与应用[M].长沙:湖南科学技术出版社,1992

[4]项端祈.音乐建筑[M].北京:中国建筑工业出版社,1999

The De s ign of Air c onditioning Nois e Control Sys te m in Be ijing Conc e rt Ha ll Re c ons truc tion Proje c t

HUANG Yi-cheng
China Radio Film&Television Design&Research Institute

With the development of national cultural industries,more attention has been drawn on concert halls,theaters as well as cultural buildings.This paper focuses on the special requirement of the concert hall’s sound quality and background noise.Air distribution in the form of air-conditioning systems,and muffler,vibration reduction,vibration isolation solutions are described.This paper have noted the noise control should be based on the integrated treatment of the room layout,noise source,acoustic approach,concert hall sound inner absorption.Actual measurements are attached to be certified.

concert hall,air conditioning system,noise control,vibration attenuation,vibration isolation,sound quality, reverberation time

1003-0344（2015）03-090-3

2014-5-15

黄义成（1964～），男，本科，高工；北京市西城区南礼士路十三号516室（100045）；E-mail:hycheng886@163.com